Rilevazioni di banco

Le performance del motore sono tra gli argomenti più dibattuti nel mondo delle preparazioni.

I dati di potenza massima, coppia motrice e relative curve sono continuamente oggetto di confronti e dibattiti.

Al di là del fatto che tutti tendiamo a dare un peso troppo elevato al comparto motore sulla performance globale dell'auto, e delle ovvie considerazioni in merito alle erogazioni (bisogna analizzare tutta la curva e non solo la potenza massima, l'importanza della coppia...), l'aspetto su cui credo sia importante soffermarsi e fare chiarezza è quello delle misurazioni.

Nel momento in cui si cerca di costruire una conoscenza su cosa funziona e su cosa no, diventa fondamentale l'aspetto delle rilevazione e misurazione dei dati di coppia e potenza del motore.

E' un aspetto molto delicato, soprattutto in Italia, sia per le attese dei clienti, che spesso pendono dal verdetto di un banco quanto da quello di un tribunale, sia per la mancanza di chiarezza e conoscenza, persino tra molti degli addetti al settore.

I metodi comunemente utilizzati per la misurazione delle performance motore sono due:

• misurazione su banco rulli
• misurazione su banco prova motore

Banco rulli

Il banco rulli possono essere di tipo inerziale o frenato, a seconda della presenza o meno di un freno a correnti parassite.

In ogni caso misura la potenza della potenza avviene posizionando la vettura sul banco in modo da collocare le ruote motrici sul rullo, bloccando l'asse delle delle ruote motrici (l'avantreno nel caso delle trazioni anteriori). Quindi si accelera cambiando marcia sino a innestare il rapporto più vicino alla presa diretta (la quarta marcia sulla Saxo/106). A questo punto si rallenta sino al minimo e poi si spalanca l'acceleratore facendo salire il regime motore sino al suo punto massimo (limitatore). Infine di rilascia l'acceleratore e si schiaccia la frizione lasciando scendere di giri il motore.

A seguito di queste operazioni un banco rulli moderno e di buona qualità produce un documento come questo.

La corretta lettura dei dati è la seguente:

1. Il banco misura la coppia motrice applicata dall'auto sui rulli. Esempio: Momento torcente = 166 Nm
2. Grazie alla moltiplicazione della copia per i giri si arriva alla misura della potenza alla ruota. Esempio: Potenza della ruota = 119,6 cv
3. A seguito del rilascio dell'acceleratore viene effettuata una misurazione della potenza dissipata dalla trasmissione. Esempio: Potenza trainante = 32,6 cv
4. Viene calcolata la potenza motore come somma della potenza alla ruota + potenza dissipata. Esempio 119,6 + 32,6 = Potenza motore 152,3
5. Viene applicata una correzione algoritmica per fornire il dato di potenza massima in condizioni standard DIN 70020 (20° centigradi e 760mmHg di pressione atmosferica). Esempio: Potenza norma 157,0 cv

Il banco rulli è oggi la tipologia di misurazione più utilizzata dai privati e nel mondo della competizione non professionistica per la misurazione dei dati di potenza massima e coppia motrice.

La ragione di questa diffusione è di carattere sostanzialmente economico. La misurazione su banco rulli è molto economica, sia in termini di denaro che di tempo. Il banco rulli non richiede lo smontaggio del motore dalla vettura, la rilevazione è molto rapida, mentre il fissaggio del motore su un banco prova motore a correnti parassite richiede diverse ore di lavoro.

Se il banco rulli ha il grosso pregio di contenere moltissimo tempi e costi, occorre però tener presente il fatto che questo tipo di misurazione presenta dei limiti notevolissimi in termini di precisione e comparabilità nel tempo, persino sullo stesso strumento. Questi limiti valgono indipendentemente dal tipo di banco (frenato, inerziale...).

Le ragioni sono le seguenti:

• il banco rulli non da una misurazione diretta della potenza motore, ma una misurazione indiretta. Il banco rulli misura la potenza alla ruota, non la potenza al motore, che viene ricavata attraverso una somma di potenza alla ruota + misurazione della potenza dissipata
• anche la misurazione della potenza alla ruota presenta dei limiti. Il banco ottiene la potenza alla ruota moltiplicando la coppia motrice alla ruota (momento torcente) per il numero di giri motore. La misurazione di quest'ultimo parametro però è molto imprecisa ed ogni errore si ripercuote in maniera lineare e diretta sul dato di potenza. Normalmente su vetture non provviste di cavi candela come Saxo/106 l'impostazione dei giri viene fatta sulla base della rilevazione visiva dei giri dal contagiri di serie della vettura. Si imposta quindi un dato (es. 2000 giri) che si immette nel banco e tutti i regimi verranno calcolati dal banco sulla base di questo azzeramento precedentemente eseguito
• come tutte le misurazioni indirette ci sono diversi fattori che influenzano il risultato finale. Ciascuno di questi fattori è soggetto ad errore e l'errore finale è dato dal prodotto dei singoli errori (non dalla somma). Questo rende l'errore statisticamente importante. I fattori che influenzano il risultato finale sono infatti molteplici: tutta la trasmissione (cambio, semiassi, cuscinetti...), pneumatici (tipo e pressione utilizzata).
• a rendere ancora meno affidabile la rilevazione è la presenza di ulteriori fattori di carattere empirico (dipendenti dall'operatore), molto rilevanti sul risultato finale:
  • modalità con cui viene legata la vettura al banco
  • inclinazione della vettura sul banco
  • velocità della ventola
  • rullare a cofano aperto o cofano chiuso
  • modalità di stacco dell'acceleratore e attacco frizione a fine prova per misurare la dissipata

In particolar modo quest'ultimo punto (il gioco di pedali a fine rullata) è molto variabile e gioca un ruolo importantissimo sul risultato finale.

Per esperienza le dissipate che si possono rilevare sulle Saxo, a seconda del banco, ma anche sullo stesso banco in rullate successive persino nella stessa giornata, variano in maniera assolutamente inverosimile e ingiustificabile sulla base di parametri meccanici (la mia raccolta dati contempla una variabilità enorme da 20 cv a 60 cv di dissipata senza alcuna correlazione con gli step motore/tipologie di trasmissione).

Per queste ragioni il consiglio è di utilizzare il banco rulli con molta cautela.

Pur essendo uno strumento certamente utile ed economico, non è assolutamente uno strumento preciso e affidabile per fare delle comparazioni, soprattutto quando sono in gioco scarti di pochi cavalli.

Non è un caso se i costruttori di auto e le factory ufficiali utilizzano solo i banchi prova motore come modalità di rilevazione dei dati e sviluppo dei motori.

In caso di utilizzo del banco rulli è bene seguire le seguenti raccomandazioni:

• assicurarsi che l'ambiente in cui è alloggiato il banco sia ben areato, con strumenti efficienti e potenti per areare la sala ed estrarre i gas di scarico
• utilizzare sempre lo stesso banco per diverse rilevazioni nel tempo
• rullare sempre a cofano chiuso
• utilizzare sempre la stessa pressione pneumatici (piuttosto alta su banco. almeno 2,5 bar)
• indicazione più importante ==> confrontare sempre le potenze alla ruota, non le potenze al motore. In questo modo si riduce moltissimo il fattore di errore (amplificato moltissimo dalla dissipata). Non è un caso se molti tra i migliori preparatori inglesi che lavorano con i banchi a rulli parlano sempre di potenza alla ruota e non di potenza al motore)
• per questo motivo pretendere sempre una stampa completa di tutti i dati (non solo il dato potenza motore ma il dettaglio della sua composizione con indicazione della potenza alla ruota e della dissipata)

Il banco prova motore è l'unico strumento che consente una rilevazione diretta e precisa della potenza motore.

Tutte le distorsioni causate dagli organi di trasmissione sono eliminate: il motore è collegato direttamente tramite il volano al banco prova e gira con un rapporto 1:1. La rilevazione giri motore è quindi assolutamente precisa.

Il banco prova motore è l'unica rilevazione presa in considerazione dalle case costruttrici e dai preparatori ufficiali. In parole povere quando acquistiamo una vettura in concessionario i cavalli dichiarati dalla casa sono stati misurati con banco prova motore. Allo stesso modo quando Citroen Sport dichiara 185 cv per una C2 R2 prima evoluzione fa sempre ed unicamente riferimento ad una rilevazione su banco prova motore.

Il banco prova motore consente una precisione di rilevazione molto superiore al banco rulli e consente una comparabilità più elevata anche tra banchi differenti. A titolo di esempio ci è capitato di spostare un motore Saxo da circa 185 cv dal banco Oreca (Magny-Cours, motorista ufficiale Citroen Sport) al banco di Giulia Motor (Villa d'Alme) al banco di Tecnogio (Pieve di Saliceto). Gli scarti tra i tre banchi (tutti di alto livello e correttamente manutenuti e areati) non superavano gli 1,5 cv. Per esperienza vissuta, facendo la stessa sui banchi rulli ci saremmo trovati a commentare scarti di 5 cv in su e in giù, con un delta totale di 10 cavalli e più.

Naturalmente queste considerazioni valgono solo per banchi prova motore di qualità, correttamente manutenuti e revisionati e alloggiati in sale prova correttamente dimensionate e areate. Quest'ultimo aspetto è fondamentale. Purtroppo capita di incontrare banchi motore collocati nei posti più impensati, con condizioni di areazione assolutamente insufficienti ed una mancata eliminazione dei gas di scarico. Una condizione di areazione insufficiente altera pesantemente i risultati.

La foto da un'idea della dimensioni della ventola di areazione del banco prova di Tecnogio.

L'utilità maggiore del banco prova motore risiede nella mappatura delle centraline. Il banco prova motore consente di regolare gli anticipi in maniera molto precisa, consentendo di lavorare su ottimizzazioni anche di 1-2 cv.

Regolazione anticipi su banco prova motore Saxo mini Gr. A

Ulteriore e importanti vantaggi rispetto al banco rulli in fase di mappatura sono:

• l'accesso e la visibilità del motore che consente di operare velocemente ogni tipo di test/regolazione (provare differenti fasature, impianti di scarico, airbox...)
• la costanza delle temperature di esercizio, soprattutto in estate. Sul banco prova motore è possibile impostare una data temperatura dell'acqua e il banco provvede automaticamente a garantire quella temperatura per tutto il lavoro di mappatura

Per questi ed altri motivi tutte le vetture da competizione ufficiali sono mappate su banco prova motore.